JPS63249631A - 繊維強化合成樹脂成形品の製造法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、繊維強化合成樹脂成形品の製造法、より詳
しく言えば、部分的に屈曲したパイプ状の部品を繊維強
化合成樹脂によって成形する場合の製造法に関する。

［従来の技術］ 従来より、繊維強化合成樹脂を用いて部分的に屈曲した
パイプ状の成形品を製造する場合、芯型としてのマンド
レルの外周部に繊維強化合成樹脂製の成形材料層を形成
し、この成形材料層に曲げ加工を行なって最終形状を得
るようにしているが、この場合、上記曲げ加工後にマン
ドレルを除去することは困難であり、逆に、曲げ加工前
にマンドレルを除去すると、成形材料層が曲げ加工時に
形くずれを起こし所定の形状及び形状精度を得ることが
難しいという問題があった。

そこで、従来より、この問題点を解決するための方法が
種々提案されており、例えば、特開昭５５−２０７６号
公報（以下、これを従来技術１と称す）では、内部に針
金等の保型芯材を配置して形くずれを防止した成形材料
層をマンドレルの外周部に形成し、このマンドレルを除
去した後に曲げ加工を行なうようにした強化プラスデッ
ク曲り管の製造方法が提案されている。

また、特開昭５７−２２０１５号公報（以下、これを従
来技術■と称す）では、形状記憶金属製の棒状芯材に予
め製品最終形状を記憶させた後に棒状に復元し、その外
周部に繊維強化樹脂及び熱収縮樹脂を被覆して加熱する
ことにより、芯材に予め記憶させた最終形状を得るよう
にした繊維強化樹脂部品の成形法が提案されている。

［発明が解決しようとする問題点コ しかしながら、上記従来技術■では、形状記憶金属製の
芯材に予め製品最終形状を記憶させるために、製品最終
形状に合致した大がかりな型または成形装置を必要とす
るのでコスト高になるという問題がある。

更に、従来技術Ｉ及び従来技術Ｈでは、いずれも、熱硬
化性樹脂を用いている関係上、バッチ方式の加熱硬化工
程が必要であり、このため、各工程を連続的に結んで効
率良く生産を行なう連続生産方式を適用することができ
ないという難点があった°　　　　／ ［発明の目的］ この発明は、上記問題点に鑑みてなされたもので、熱可
塑性樹脂を用い、且つ加熱方法を工夫することによって
、高価な型を用いることなく、連続生産を可能にする繊
維強化合成樹脂成形品の製造法を提供することを目的と
する。

［問題点を解決するための手段］ このため、この発明は、繊維強化合成樹脂成形品の製造
法において、熱可塑性樹脂を被覆した軽量強化繊維と金
属繊維とをマンドレルにフィラメントワインディング法
で層状に巻き付けて金属繊維を含んだ成形材料層を形成
し、次にマンドレルを除去し、その後に高周波誘導加熱
により上記成形材料層を加熱して熱可塑性樹脂を軟化さ
せ、折曲げ成形により所定形状に成形するようにしたも
のである。

［発明の効果コ この発明によれば、熱可塑性樹脂を被覆した軽量強化繊
維を用いて熱可塑性樹脂を母材とした成形材料層を形成
するようにしたので、従来、熱硬化性樹脂を母材とした
場合には不可欠であったバッチ方式の加熱硬化工程をな
くすことができるとともに、大がかりで高価な型を準備
する必要がなくなる。また、上記成形材料層の内部に金
属繊維を配置するようにしたので、芯型としてのマンド
レル４を除去した後に行なう曲げ加工において、成形材
料層の変形及び繊維配向の乱れを防止することができる
とともに、上記金属繊維を発熱体として高周波誘導加熱
を適用することができ、このことによって、成形材料層
の新造部分のみを迅速に加熱して熱可塑性樹脂を軟化さ
せ、引き続いて、ローラ成形により容易に所定の形状に
成形することができる。従って、加熱工程を短時間で行
なうことができるとともに、連続生産が可能となり、生
産性の大幅な向上をはかることができる。

［実施例コ 以下、この発明の実施例を、自動車のスタビライザの製
造に適用した場合について、添付図面により詳細に説明
する。

本発明の方法に係る自動車のスタビライザは、下記の工
程順序に従って製造されろ。

成形材料層の形成→切断−説芯−加熱及び折曲げ加ニ一
端部成形＝（完成品） 以下、上記各工程について説明する。

（１）成形材料層の形成 熱可塑性樹脂を被覆した軽量強化繊維と金属繊維とから
成る成形材料層は、以下に述べるように、フィラメント
ワインディング法により、マンドレルに上記各繊維を層
状に巻き付けることによって形成される。

第１図に示すように、伸長した棒状のマンドレル４には
、その送り方向（図における右方）に向かって順に、第
１リング■、第２リング２及び第３リング３が、マンド
レル４の中心軸のまわりに回転自在に取付けられている
。上記各リング１．２及び３のフレーム１　ａ、　２　
ａ、及び３ａには、繊維のボビン１　ｂ、　２　ｂ、及
び３ｂがそれぞれ取付けられ、第１リング１のボビンｌ
ｂ及び第３リング３のボビン３ｂには熱可塑性樹脂を被
覆した軽量強化繊維（例えばガラス繊維）Ａが、また第
２リング２のボビン２ｂには金属繊維Ｂが、それぞれ巻
き付けられている。

上記マンドレル４は、第３リング３よりも右方に設けら
れた送り装置５，５によって右方に一定速度で送られる
とともに、上記各リング１，２．及び３がそれぞれ回転
することによって外周部に終部強化繊維Ａ、及び金属繊
維Ｂが巻き付けられ成形材料層が形成される。

すなわち、まず、第１リングｌが所定の回転速度で回転
することにより、マンドレル４の外周部に直接に、ボビ
ンｌｂの強化１＠ＮｔＡか所定の巻き付は角で連続的に
巻き付けられる。マンドレル４に巻き付けられた強化繊
維Ａは、第１リングｌの送り側に設けられた第１加熱リ
ング６によって加熱されることにより、被覆した熱可塑
性樹脂が可塑性を与えられ、繊維の隙間を埋めて第１層
を形成する。

ところで、自動車のスタビライザには、その使用条件か
ら、引張強さだけでなく捩り強さも要求される。この引
張強さ及び捩り強さは、強化繊維Ａをマンドレル４に巻
き付ける際に、その巻き付は角を変えた２つの層をそれ
ぞれ形成することによって得ることができる。

上記工程では、マンドレル４の右方への送り速度に対す
る第１リングｌの回転速度の兼ね合いを調節することに
よって、強化繊維Ａとマンドレル４の中心軸とのなす角
度が１５°以下の所定角度になるように巻き付けて、引
張りに強い第１層を形成するようにしている。

強化繊維Ａを巻き付けた部分は、右方に送られて、次に
、第２リング２によって第１層の上にボビン２ｂの金属
繊維Ｂが巻き付けられる。そして、その後、第２リング
２の右方に設けられた第２加熱リング７によって加熱さ
れ、第１層の熱可塑性樹脂が可塑性を与えられ金属繊ｆ
ａＢの隙間を埋める。

金属繊維Ｂを巻き付けた部分は、更に右方に送られ、次
に、第３リング３によってボビン３ｂの強化繊維Ａが巻
き付けられる。そして、その後、第３リング３の右方に
設けられた第３加熱リング８によって加熱され、強化繊
維Ａに被覆された熱可塑性樹脂に可塑性が与えられ、繊
維の間を埋めて第２層を形成するとともに、第１層及び
金属繊維Ｂと一体化する。

上記第２層の強化繊維Ａを巻き付ける際には、強化繊ｍ
Ａとマンドレル４の中心軸とのなす角度が３０°〜６０
’の間の所定角度になるように巻き付けて、捩りに強い
層を形成するようにしている。

（２）切断 上記したように、マンドレル４の外周部に形成された成
形材料層は右方に送られ、送り装置５゜５よりら右方に
取付けられた切断工具９によって、マンドレル４ととも
に適当な長さに切断される。

（３）脱芯 次に、芯型としてのマンドレルを含んだ状態で切断され
た成形材料層から、マンドレルを引き抜いて除去し、パ
イプ状の成形材料層のみを残す。

この時、マンドレルは、曲がりのない棒状であるから極
めて容易に引き抜くことができる。また、成形材料層は
、金属繊維Ｂを含んでいるので、マンドレルを除去して
も変形や形くずれを起こすことはない。

（４）加熱及び折曲げ加工 次に、成形材料層のパイプの所要箇所を加熱し、この箇
所に折曲げ加工を行ない所定の形状に成形する。

第２図に示すように、成形材料層のパイプ１１は、一対
の駆動ローラＩ２によって駆動されるとともに、一対の
ガイドローラ１３で案内されながら、図における右方に
送られる。上記ガイドカーラ１３より右方には、高周波
電源（不図示）に接続された円筒状のコイルＩ４を内部
に備えた高周波炉１５が設けられ、該高周波炉Ｉ５の右
方近傍には数値制御されて動く３個の成形用の可動ロー
ラ１６が備えられている。

パイプ１１が高周波炉１５のコイル１４を貫挿して送ら
れ、その所定部分がコイル１４にさしかかると、高周波
電源（不図示）からの電流が該コイル！４に流れるよう
に設定されている。コイルＩ４に電流が流れると、よく
知られた原理により、該コイル１４に近接したペイプ１
１に含まれた金属繊維ＢＪ、：誘導高周波電流が流れて
発熱し、このためパイプ１１の所定部分は、急速に加熱
され所定温度に達し、その内部に含まれた熱可塑性樹脂
に可塑性が与えられることにより軟化する。この軟化し
た部分は、右方に送られ、温度が低下して硬化しないう
ちに、成形用の可動ローラ１６によって所定の形状に折
曲げ加工される。形状を与えられた曲げ部分は、冷風で
冷却することによって固化される。

折曲げ加工された部分の拡大断面を第３図に示す。

この折曲げ加工工程において、強化繊維で作られた第１
層１７と第２層１８の間に螺旋状に配置された金属繊維
Ｂは、バイブ１１の変形及び繊維配向の乱れを防止する
とともに、高周波誘導加熱を行なう際の発熱体の役割を
果たしている。

（５）端部成形 所定の形状に折曲げ加工されたバイブ１１は、スタビラ
イザとして車体に取付けるために、プレス成形によりそ
の両端部を平坦に成形した後に穴明は加工を行なう。

以上のようにして製造されたスタビライザの外形形状を
第４図に示す。

外形１２．５φの鋼製素材を用いた従来通りのスタビラ
イザと、該従来のスタビライザと捩り剛性が等しくなる
ように設計され、本発明の方法によって製造されるガラ
ス繊維強化合成樹脂製のスタビライザとについて、その
内外径寸法及び重量を比較すれば、従来の鋼製のものは
重量が１．３に２であるのに対して、本発明の方法によ
るガラス繊維強化合成樹脂製のものは、外径が２２φ、
内径がＩ５φであり、その重量は、５ｍｍのピッチで螺
旋状に配置された線径０．５φの金属繊維の重量も含め
て０．６４に９となり、約５０％の軽量化を達成するこ
とができる。

以上、説明したように、本発明の方法に係る実施例によ
れば、繊維強化合成樹脂製のスタビライザを製造するに
あたり、熱可塑性樹脂を被覆した軽量強化繊維Ａを用い
て熱可塑性樹脂を母材とした成形材料層を形成するよう
にしたので、従来のように熱硬化性樹脂を母材とした場
合には不可欠であったバッチ方式の加熱硬化工程をなく
すことができるとともに、大がかりで高価な成形型を準
備する必要がなくなる。また、上記成形材料層の第１層
１７と第２層１８の間に金属繊維Ｂを配置するようにし
たので、芯型としてのマンドレル４を除去した後に行な
う折曲げ加工において、成形材料層の変形及び繊維配向
の乱れを防止することができるとともに、上記金属繊維
Ｂを発熱体として高周波誘導加熱を適用することができ
、この−ことによって、成形材料層の所定部分のみを迅
速に加熱して熱可塑性樹脂を軟化させ、引き続いて、成
形用可動ローラ１６により容易に所定の形状に成形する
ことができる。従って、加熱工程を短時間で行なうこと
ができるとともに、連続生産が可能となり、生産性の大
幅な向上をはかることができるのである。

尚、上記実施例では、軽量強化繊維としてガラス繊維を
用いていたが、熱可塑性樹脂を被覆したものであれば、
他の強化繊維（例えば炭素繊維）を用いても同様の効果
を奏することができる。

また、上記実施例は、自動車のスタビライザに適用した
ものであったが、本発明方法は、スタビライザに限らず
、他の繊維強化合成樹脂製のパイプ状成形品にも適用す
ることができるのはもちろんのことである。

【図面の簡単な説明】

図面はいずれも本発明の方法に係る実施例を説明するた
めのもので、第１図は成形材料層の形成工程の概略説明
図、第２図は加熱及び折曲げ加工工程の概略説明図、第
３図は曲げ部分の拡大断面図、また第４図は最終形状に
成形されたスタビライザの外形図である。 ４・・・マンドレル、１１・・・パイプ（成形材料層）
、１４・・・コイル、１５・・・高周波炉、ｉ６・・・
成形用可動ローラ、Ａ・・・軽量強化繊維、Ｂ・・・金
属繊維。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）熱可塑性樹脂を被覆した軽量強化繊維と金属繊維
   とをマンドレルにフィラメントワインディング法で層状
   に巻き付けて金属繊維を含んだ成形材料層を形成し、次
   にマンドレルを除去し、その後に高周波誘導加熱により
   上記成形材料層を加熱して熱可塑性樹脂を軟化させ、折
   曲げ成形により所定形状に成形することを特徴とする繊
   維強化合成樹脂成形品の製造法。